JP2016065750A - Underwater positioning system and underwater positioning method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy of underwater positioning without grasping a numerical value of an error factor.SOLUTION: An underwater positioning system calculates at least any one of a coupling load and a threshold in a neural network, by comparing a position that is output from an output layer in a case where for an underwater known point, a position measured by positioning means is input to an input layer in the neural network, and a position of the known position; and provides, as a positioning result, a position that is output from the output layer in a case where for an underwater unknown point, a position measured by positioning means is input to the input layer in the neural network.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、水中構造物の位置を測定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for measuring the position of an underwater structure.

ケーソンなどの水中構造物を沈設する場合、沈設作業中の水中構造物の位置を正確に測定することが必要となる。水中構造物の位置は、例えば、以下の構成によって測定される。水中構造物にトランスポンダが設置され、水中構造物を吊り下げる起重機船に音響測位装置と衛星測位装置が設置される。音響測位装置は、送波器と受波器アレイを備え、超音波信号の送波から受波までに要した時間と水中音速とからトランスポンダまでの距離を算出し、受波器アレイを構成する各受波器で受波した信号の位相差からトランスポンダの方向を算出する。この距離と方向とにより、音響測位装置に対するトランスポンダの相対位置が示される。衛星測位装置は、航法衛星から受信した信号を用いて自装置の絶対位置を算出する。この絶対位置を基準位置としてトランスポンダの相対位置を絶対位置に変換することにより、トランスポンダの絶対位置が算出される。特許文献1には、この種の測位技術を利用して水中構造物を沈設する技術が開示されている。   When submerging an underwater structure such as a caisson, it is necessary to accurately measure the position of the underwater structure during the installation operation. The position of the underwater structure is measured by the following configuration, for example. A transponder is installed in the underwater structure, and an acoustic positioning device and a satellite positioning device are installed in the hoist ship that suspends the underwater structure. The acoustic positioning device includes a transmitter and a receiver array, and calculates the distance from the transmission of the ultrasonic signal to the reception and the distance from the underwater sound speed to the transponder to form the receiver array. The direction of the transponder is calculated from the phase difference of the signals received by each receiver. This distance and direction indicate the relative position of the transponder with respect to the acoustic positioning device. The satellite positioning device calculates the absolute position of its own device using the signal received from the navigation satellite. The absolute position of the transponder is calculated by converting the relative position of the transponder into an absolute position using this absolute position as a reference position. Patent Document 1 discloses a technique for sinking an underwater structure using this type of positioning technique.

特開2010−229656号公報JP 2010-229656 A

ところで、超音波による水中での測位においては、水温、水圧、水中電気伝導率、水中塩分、水中音速などの種々の原因により誤差が発生し得る。測位の精度を向上させるためにはこれらの原因の数値に基づいて誤差を補正することが望ましいが、実際には、これらの数値は水中の位置によって異なる場合があり、また、時間の経過とともに変化する場合もあるため、これらの数値を詳細に測定することは困難である。
そこで、本発明は、誤差の原因の数値を把握しなくても水中測位の精度を向上させることのできる技術を提供する。
By the way, in positioning in water using ultrasonic waves, errors may occur due to various causes such as water temperature, water pressure, underwater electrical conductivity, underwater salinity, underwater sound speed, and the like. In order to improve the accuracy of positioning, it is desirable to correct the error based on the numerical values of these causes, but in reality, these numerical values may vary depending on the position in the water, and change over time. In some cases, it is difficult to measure these numerical values in detail.
Therefore, the present invention provides a technique that can improve the accuracy of underwater positioning without knowing the numerical value of the cause of the error.

本発明は、水中の位置を測定する測位手段と、水中の既知点について前記測位手段が測定した位置をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置と、前記既知点の位置とを比較することによって、当該ニューラルネットワークにおける結合荷重又は閾値のうち少なくともいずれか一方を算出する算出手段と、水中の未知点について前記測位手段が測定した位置を前記ニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置を測位結果として提供する提供手段とを備える水中測位システムを提供する。   The present invention provides a positioning means for measuring a position in water, a position output from an output layer when the position measured by the positioning means for a known point in water is input to an input layer in a neural network, A calculating means for calculating at least one of a coupling load or a threshold value in the neural network by comparing the position and a position measured by the positioning means for an unknown point in water is input to an input layer in the neural network An underwater positioning system is provided that includes providing means for providing the position output from the output layer as a positioning result in the case of the above.

上記の構成において、前記算出手段は、水中の既知点について前記測位手段が超音波により測定した位置に加え、水温、水圧、水中電気伝導率、水中塩分又は水中音速のうち少なくともいずれか1以上をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置と、前記既知点の位置とを比較することによって、前記結合荷重又は前記閾値のうち少なくともいずれか一方を算出してもよい。
上記の構成において、前記算出手段は、水中の既知点について複数回測位が繰り返される都度、前記結合荷重又は前記閾値のうち少なくともいずれか一方を算出してもよい。
上記の構成において、前記算出手段は、前回と今回の測位の場所及び時間に関する条件が所定の範囲内に含まれる場合には、前回の測位に基づいて算出した前記結合荷重又は前記閾値を、今回の測位時における前記結合荷重又は前記閾値の初期値として用いてもよい。
In the above configuration, the calculating means includes at least one of water temperature, water pressure, underwater electrical conductivity, underwater salinity and underwater sound speed in addition to the position measured by the positioning means with respect to a known point in water. By comparing the position output from the output layer when input to the input layer in the neural network and the position of the known point, at least one of the coupling load and the threshold value may be calculated.
In the above configuration, the calculation means may calculate at least one of the combined load and the threshold every time positioning is repeated a plurality of times for a known point in water.
In the above configuration, when the conditions regarding the location and time of the previous and current positioning are included in a predetermined range, the calculating means calculates the combined load or the threshold value calculated based on the previous positioning as the current time. It may be used as the initial value of the combined load or the threshold value at the time of positioning.

また、本発明は、水中の既知点について測位手段が測定した位置をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置と、前記既知点の位置とを比較することによって、当該ニューラルネットワークにおける結合荷重又は閾値のうち少なくともいずれか一方を算出する算出ステップと、水中の未知点について前記測位手段が測定した位置を前記ニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置を測位結果として提供する提供ステップとを備える水中測位方法を提供する。   Further, the present invention compares the position output from the output layer with the position of the known point when the position measured by the positioning means for the known point in water is input to the input layer in the neural network, A calculation step for calculating at least one of a coupling load and a threshold value in the neural network and a position measured by the positioning means for an unknown point in water are output from the output layer when the position is input to the input layer in the neural network. An underwater positioning method comprising: a providing step of providing a position as a positioning result.

本発明によれば、誤差の原因の数値を把握しなくても水中測位の精度を向上させることができる。   According to the present invention, the accuracy of underwater positioning can be improved without grasping the numerical value of the cause of the error.

水中測位システム1の構成の全体を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of an underwater positioning system 1. FIG. 水中測位システム1のハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware constitutions of the underwater positioning system. コンピュータ5が実行する処理を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the process which the computer 5 performs. ニューラルネットワークの階層構造モデルを示す図である。It is a figure which shows the hierarchical structure model of a neural network. 水中測位システム1Aを示す図である。It is a figure showing underwater positioning system 1A.

本発明を実施するための形態の一例について説明する。本実施形態では、既設の水中構造物(以下、既設構造物100という。)の近傍に水中構造物(以下、新設構造物200という。)を新設する作業を想定する。水中構造物は、ケーソン、杭、ブロックなど、いかなるものでもよい。   An example for carrying out the present invention will be described. In the present embodiment, it is assumed that an underwater structure (hereinafter referred to as a new structure 200) is newly installed in the vicinity of an existing underwater structure (hereinafter referred to as an existing structure 100). The underwater structure may be any caisson, pile, block, or the like.

図1は、水中測位システム1の構成の全体を示す図である。起重機船9に備えられた起重機91のブーム92には、ワイヤロープ93によって新設構造物200が吊り下げられる。水中測位システム1は、音響測位装置2、衛星測位装置3、CTD(Conductivity Temperature Depth profiler)4、コンピュータ5、既設側トランスポンダ71及び新設側トランスポンダ72を有する。音響測位装置2、衛星測位装置3及びCTD4は、通信手段によってコンピュータ5と接続される。   FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the underwater positioning system 1. A new structure 200 is suspended from a boom 92 of a hoist 91 provided in the hoist ship 9 by a wire rope 93. The underwater positioning system 1 includes an acoustic positioning device 2, a satellite positioning device 3, a CTD (Conductivity Temperature Depth profiler) 4, a computer 5, an existing side transponder 71, and a new side transponder 72. The acoustic positioning device 2, the satellite positioning device 3, and the CTD 4 are connected to the computer 5 by communication means.

音響測位装置2、衛星測位装置3、CTD4、コンピュータ5は、起重機船9に設けられる。以下の説明では、既設側トランスポンダ71と新設側トランスポンダ72とをトランスポンダ7と総称する。既設構造物100及び新設構造物200には、トランスポンダ7を着脱するための台座が予め設けられている(図示省略)。   The acoustic positioning device 2, the satellite positioning device 3, the CTD 4, and the computer 5 are provided on the hoist ship 9. In the following description, the existing side transponder 71 and the new side transponder 72 are collectively referred to as a transponder 7. The existing structure 100 and the new structure 200 are provided with a pedestal for attaching / detaching the transponder 7 in advance (not shown).

既設構造物100には、2つの既設側トランスポンダ71が設けられる。例えば、図1に示すように、既設構造物100の天端の2か所にそれぞれ1つの既設側トランスポンダ71が設けられる。新設構造物200には、3つの新設側トランスポンダ72が設けられる。例えば、図1に示すように、新設構造物200の天端において新設側トランスポンダ72の設置位置を頂点とする三角形が形成されるように3つの新設側トランスポンダ72が設けられる。3つの新設側トランスポンダ72の位置を測定することによって、新設構造物200の位置、方位、傾斜が求められる。   The existing structure 100 is provided with two existing transponders 71. For example, as shown in FIG. 1, one existing side transponder 71 is provided at each of two locations at the top end of the existing structure 100. The new structure 200 is provided with three new-side transponders 72. For example, as shown in FIG. 1, three new-side transponders 72 are provided so that a triangle whose apex is the installation position of the new-side transponder 72 is formed at the top end of the new structure 200. By measuring the positions of the three new-side transponders 72, the position, orientation, and inclination of the new structure 200 are obtained.

音響測位装置2は、水中の位置を測定する測位手段の一例である。音響測位装置2は、例えば、1つの送波器と複数の受波器で構成された受波器アレイとを備えるSSBL(Super Short Base Line)方式の装置である。送波器が超音波の質問信号を送波し、この質問信号を受波したトランスポンダ7が超音波の応答信号を送波する。受波器アレイがこの応答信号を受波すると、音響測位装置2は、送波から受波までに要した時間と水中音速とからトランスポンダ7までの距離を算出し、受波器アレイの各受波器で受波した信号の位相差からトランスポンダ7の方向を算出する。この距離と方向とにより、音響測位装置2に対するトランスポンダ7の相対位置が示される。音響測位装置2は、算出したトランスポンダ7の相対位置をコンピュータ5に送信する。   The acoustic positioning device 2 is an example of a positioning unit that measures a position in water. The acoustic positioning device 2 is, for example, an SSBL (Super Short Base Line) system device including a single transmitter and a receiver array including a plurality of receivers. The transmitter transmits an ultrasonic interrogation signal, and the transponder 7 receiving the interrogation signal transmits an ultrasonic response signal. When the receiver array receives this response signal, the acoustic positioning device 2 calculates the distance from the transmission to the reception and the distance from the underwater sound speed to the transponder 7 and receives each reception of the receiver array. The direction of the transponder 7 is calculated from the phase difference of the signal received by the waver. The relative position of the transponder 7 with respect to the acoustic positioning device 2 is indicated by this distance and direction. The acoustic positioning device 2 transmits the calculated relative position of the transponder 7 to the computer 5.

衛星測位装置3は、GNSS(Global Navigation Satellite System)の航法衛星から受信した信号を用いて自装置の絶対位置を算出し、算出した絶対位置をコンピュータ5に送信する。
CTD4は、水中電気伝導率、水温、水深(水圧)を測定し、これらの測定値をコンピュータ5に送信する。
The satellite positioning device 3 calculates the absolute position of the own device using a signal received from a navigation satellite of GNSS (Global Navigation Satellite System), and transmits the calculated absolute position to the computer 5.
The CTD 4 measures underwater electrical conductivity, water temperature, and water depth (water pressure), and transmits these measured values to the computer 5.

コンピュータ5は、起重機91の操作室に設置される。コンピュータ5は、衛星測位装置3から受信した衛星測位装置3の絶対位置を基準位置として、音響測位装置2から受信したトランスポンダ7の相対位置を絶対位置に変換することにより、トランスポンダ7の絶対位置を算出する。また、コンピュータ5は、算出したトランスポンダ7の絶対位置とCTD4から受信した測定値とを入力値としてニューラルネットワーク(ANN:Artificial Neural Network)による処理を実行する。ニューラルネットワークによる処理の内容については、後述する。   The computer 5 is installed in the operation room of the hoist 91. The computer 5 converts the relative position of the transponder 7 received from the acoustic positioning device 2 into an absolute position by using the absolute position of the satellite positioning device 3 received from the satellite positioning device 3 as a reference position, thereby obtaining the absolute position of the transponder 7. calculate. In addition, the computer 5 executes processing by a neural network (ANN: Artificial Neural Network) using the calculated absolute position of the transponder 7 and the measured value received from the CTD 4 as input values. Details of the processing by the neural network will be described later.

図2は、水中測位システム1のハードウェア構成を示す図である。コンピュータ5は、制御部51、記憶部52及び外部IF部53を備える。制御部51は、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などの記憶装置とを備える(いずれも図示省略)。ROMには、ハードウェアやOS(Operating System)の起動の手順を記述したファームウェアが記憶される。RAMは、CPUが演算を実行する際のデータの記憶に用いられる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the underwater positioning system 1. The computer 5 includes a control unit 51, a storage unit 52, and an external IF unit 53. The control unit 51 includes an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) (all not shown). The ROM stores firmware that describes the procedure for starting up hardware and an OS (Operating System). The RAM is used for storing data when the CPU executes an operation.

記憶部52は、例えばハードディスク記憶装置を備え、OSやアプリケーションプログラムなどが記憶される。外部IF(Interface)部53には、音響測位装置2、衛星測位装置3、CTD4、入力装置54、表示装置55及び印刷装置56が接続される。入力装置54は、例えばキーボードやマウスである。表示装置55は、例えば液晶表示パネルである。印刷装置56は、例えばインクジェットプリンタである。   The storage unit 52 includes, for example, a hard disk storage device, and stores an OS, application programs, and the like. The external IF (Interface) unit 53 is connected to the acoustic positioning device 2, the satellite positioning device 3, the CTD 4, the input device 54, the display device 55, and the printing device 56. The input device 54 is, for example, a keyboard or a mouse. The display device 55 is, for example, a liquid crystal display panel. The printing device 56 is, for example, an ink jet printer.

図3は、コンピュータ5が実行する処理を示す流れ図である。コンピュータ5の制御部51は、記憶部52に記憶されたアプリケーションプログラムで記述された手順に従ってこの処理を実行する。この処理において、既知点とは、既設構造物100に設けられた既設側トランスポンダ71であり、その絶対位置は既知である。未知点とは、新設構造物200に設けられた新設側トランスポンダ72であり、その絶対位置は未知である。   FIG. 3 is a flowchart showing processing executed by the computer 5. The control unit 51 of the computer 5 executes this process according to the procedure described by the application program stored in the storage unit 52. In this processing, the known point is the existing transponder 71 provided in the existing structure 100, and its absolute position is known. The unknown point is the new-side transponder 72 provided in the new structure 200, and its absolute position is unknown.

水中構造物の位置を音響測位装置2で測定すると、水温、水圧、水中電気伝導率、水中塩分、水中音速などの種々の原因により測定値に誤差が発生するため、測定で得られた絶対位置は、真の絶対位置と一致しないことがあり得る。本実施形態では、この誤差を補正するために、既知点の測定で得られた絶対位置をニューラルネットワークに入力し、既知点の既知の絶対位置を教師信号として、ニューラルネットワークから出力された絶対位置と教師信号とを比較し、ニューラルネットワークから出力される絶対位置が教師信号に近づくようにニューラルネットワークの結合荷重を修正する。この過程を学習と呼ぶ。そして、学習によって修正された結合荷重を有するニューラルネットワークに未知点の測定で得られた絶対位置を入力し、その出力値を測位結果として提供する。   When the position of an underwater structure is measured by the acoustic positioning device 2, an error occurs in the measured value due to various causes such as water temperature, water pressure, underwater electrical conductivity, underwater salinity, underwater sound velocity, etc. May not match the true absolute position. In the present embodiment, in order to correct this error, the absolute position obtained by measuring the known point is input to the neural network, and the absolute position output from the neural network is input using the known absolute position of the known point as a teacher signal. And the teacher signal are compared, and the coupling load of the neural network is corrected so that the absolute position output from the neural network approaches the teacher signal. This process is called learning. Then, the absolute position obtained by measuring the unknown point is input to the neural network having the coupling weight corrected by learning, and the output value is provided as the positioning result.

図4は、ニューラルネットワークの階層構造モデルを示す図である。本実施形態におけるニューラルネットワークは、入力層、中間層、出力層からなる3層の階層構造モデルとし、応答関数としてシグモイド関数を用いる。   FIG. 4 is a diagram showing a hierarchical structure model of a neural network. The neural network in the present embodiment is a three-layer hierarchical model including an input layer, an intermediate layer, and an output layer, and uses a sigmoid function as a response function.

ステップS11において、制御部51は、既知点の測定値をニューラルネットワークへ入力する。具体的には、制御部51は、既設側トランスポンダ71の絶対位置と、CTD4から受信した測定値とを入力層に入力する。この絶対位置は、音響測位装置2から受信した既設側トランスポンダ71の相対位置と、衛星測位装置3から受信した衛星測位装置3の絶対位置とから算出した絶対位置である。本実施形態では、既設側トランスポンダ71の絶対位置を3次元直交座標系における座標値X、Y、Zで表し、それぞれ値I1、I2、I3として入力層に入力する。なお、図4では、CTD4から受信した測定値(水中電気伝導率、水温、水深)のうちの1種類を値I4として入力層に入力する例を示したが、2種類の測定値を値I4、I5として入力してもよいし、3種類の測定値を値I4、I5、I6として入力してもよい。   In step S11, the control unit 51 inputs a measured value of a known point to the neural network. Specifically, the control unit 51 inputs the absolute position of the existing transponder 71 and the measurement value received from the CTD 4 to the input layer. This absolute position is an absolute position calculated from the relative position of the existing transponder 71 received from the acoustic positioning device 2 and the absolute position of the satellite positioning device 3 received from the satellite positioning device 3. In the present embodiment, the absolute position of the existing transponder 71 is represented by coordinate values X, Y, and Z in the three-dimensional orthogonal coordinate system, and input to the input layer as values I1, I2, and I3, respectively. FIG. 4 shows an example in which one type of measured values (underwater electrical conductivity, water temperature, water depth) received from the CTD 4 is input to the input layer as a value I4. , I5, or three types of measurement values may be input as values I4, I5, and I6.

ステップS15において、制御部51は、出力層の誤差と中間層の値から中間層の誤差を求め、入力層−中間層間の結合荷重を修正する。ステップS14と同様にして、誤差評価尺度の微分は次式で表される。
制御部51は、結合荷重を次式により修正する。
つまり、制御部51は、水中の既知点について測位手段が測定した位置をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置と、既知点の位置とを比較することによって、当該ニューラルネットワークにおける結合荷重又は閾値のうち少なくともいずれか一方を算出する算出手段としての機能を備える。また、制御部51は、水中の既知点について複数回測位が繰り返される都度、結合荷重又は閾値のうち少なくともいずれか一方を算出する。
In step S15, the control unit 51 obtains an intermediate layer error from the output layer error and the intermediate layer value, and corrects the coupling load between the input layer and the intermediate layer. Similar to step S14, the differential of the error evaluation scale is expressed by the following equation.
The control unit 51 corrects the combined load by the following equation.
That is, the control unit 51 compares the position output from the output layer with the position of the known point when the position measured by the positioning unit for the known point in water is input to the input layer in the neural network, It has a function as a calculation means for calculating at least one of the coupling load and the threshold value in the neural network. In addition, the control unit 51 calculates at least one of the combined load and the threshold every time the positioning is repeated a plurality of times for a known point in water.

ステップS16において、制御部51は、誤差評価尺度が閾値を下回った場合には、学習を終了してよいと判断し(ステップS16:YES)、ステップS21の処理に進む。一方、誤差評価尺度が閾値を下回っていない場合には、学習の反復が必要であると判断し(ステップS16:NO)、ステップS11の処理に戻る。   In step S16, when the error evaluation scale falls below the threshold value, the control unit 51 determines that learning may be ended (step S16: YES), and proceeds to the process of step S21. On the other hand, if the error evaluation scale is not below the threshold value, it is determined that iterative learning is necessary (step S16: NO), and the process returns to step S11.

ステップS21において、制御部51は、未知点の測定値をニューラルネットワークへ入力する。具体的には、制御部51は、新設側トランスポンダの絶対位置と、CTDから受信した測定値とを入力層に入力する。この絶対位置は、音響測位装置2から受信した新設側トランスポンダ72の相対位置と、衛星測位装置3から受信した衛星測位装置3の絶対位置とから算出した絶対位置である。   In step S21, the control unit 51 inputs the measurement value of the unknown point to the neural network. Specifically, the control unit 51 inputs the absolute position of the newly installed transponder and the measurement value received from the CTD to the input layer. This absolute position is an absolute position calculated from the relative position of the new transponder 72 received from the acoustic positioning device 2 and the absolute position of the satellite positioning device 3 received from the satellite positioning device 3.

ステップS22において、制御部51は、ニューラルネットワークで求められた未知点の絶対位置を出力する。具体的には、制御部51は、ニューラルネットワークで求められた絶対位置を示す画像を表示装置55に表示させる。つまり、制御部51は、水中の未知点について測位手段が測定した位置をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置を測位結果として提供する提供手段としての機能を備える。
起重機91を操作する作業員は、この画像を見て未知点の絶対位置を確認し、新設構造物200を目標位置に接近させるように起重機91を操作する。新設構造物200の設置が完了したならば、作業員は、測位を終了する旨の指示をコンピュータ5に入力する。
In step S22, the control unit 51 outputs the absolute position of the unknown point obtained by the neural network. Specifically, the control unit 51 causes the display device 55 to display an image indicating the absolute position obtained by the neural network. That is, the control unit 51 has a function as a providing unit that provides a position output from the output layer as a positioning result when a position measured by the positioning unit for an unknown point in water is input to the input layer in the neural network.
A worker who operates the hoist 91 confirms the absolute position of the unknown point by viewing this image, and operates the hoist 91 so that the new structure 200 is brought closer to the target position. When the installation of the new structure 200 is completed, the worker inputs an instruction to end the positioning to the computer 5.

ステップS23において、制御部51は、測位を終了するか否かを判断する。具体的には、制御部51は、測位を終了する旨の指示が入力された場合(ステップS22:YES)には、処理を終了し、測位を終了する旨の指示が入力されていない場合(ステップS22:NO)には、ステップS21の処理に戻る。つまり、測位を終了する旨の指示がコンピュータに入力されるまでの間、制御部51はステップS21からS23までの処理を繰り返すから、新設構造物200の絶対位置がリアルタイムで作業員に伝達される。   In step S23, the control unit 51 determines whether or not to end positioning. Specifically, when an instruction to end the positioning is input (step S22: YES), the control unit 51 ends the process and does not input an instruction to end the positioning ( In step S22: NO), the process returns to step S21. That is, until the instruction to end the positioning is input to the computer, the control unit 51 repeats the processing from step S21 to S23, so that the absolute position of the new structure 200 is transmitted to the worker in real time. .

<変形例>
上記の実施形態を次のように変形してもよい。また、複数の変形例を組み合わせもよい。
<1>
音響測位装置2を起重機船9以外に設けてもよい。例えば、図5は、新設構造物200に音響測位装置2を設けた水中測位システム1Aを示す図である。この場合、既設側トランスポンダ71との間の送波、受波が遮られないように、新設構造物200の天端に塔21を設置し、この塔21の上端に音響測位装置2を設置する。音響測位装置2の絶対位置は、別の測位手段で測位する。例えば、上端が水面上に露出する高さの塔を新設構造物200の天端に設置し、この塔の上端に設置した衛星測位装置3によって絶対位置を求めてもよい。
<Modification>
The above embodiment may be modified as follows. A plurality of modified examples may be combined.
<1>
The acoustic positioning device 2 may be provided in addition to the hoist ship 9. For example, FIG. 5 is a diagram illustrating an underwater positioning system 1 </ b> A in which the acoustic positioning device 2 is provided in the new structure 200. In this case, the tower 21 is installed at the top of the new structure 200 and the acoustic positioning device 2 is installed at the upper end of the tower 21 so that transmission and reception with the existing transponder 71 are not blocked. . The absolute position of the acoustic positioning device 2 is measured by another positioning means. For example, a tower whose height is exposed at the top of the water surface may be installed at the top of the new structure 200, and the absolute position may be obtained by the satellite positioning device 3 installed at the top of the tower.

<2>
CTD4は、既設構造物100、新設構造物200、海底のいずれかに設けられてもよい。
CTD4を省略してもよい。この場合、CTD4の測定値はニューラルネットワークに入力されない。
既設側トランスポンダ71は、1つ設けられてもよいし、3つ以上設けられてもよい。新設側トランスポンダ72は、4つ以上設けられてもよい。
<2>
The CTD 4 may be provided on any of the existing structure 100, the new structure 200, and the seabed.
CTD4 may be omitted. In this case, the measured value of CTD4 is not input to the neural network.
One existing transponder 71 may be provided, or three or more existing transponders 71 may be provided. Four or more new-side transponders 72 may be provided.

<3>
コンピュータ5が、CTD4によって測定した水中電気伝導率、水温、水深(水圧)から水中塩分を算出し、この水中塩分をニューラルネットワークに入力してもよい。また、CTD4の代わりに音速・圧力センサ(SVPS)などを用いて水中音速を測定し、この水中音速をニューラルネットワークに入力してもよい。また、水中電気伝導率、水温、水深(水圧)、水中塩分、水中音速のすべてをニューラルネットワークに入力してもよいし、これらの少なくともいずれか1以上をニューラルネットワークに入力するようにしてもよい。要するに、コンピュータ5が、水中の既知点について測位手段が超音波により測定した位置に加え、水温、水圧、水中電気伝導率、水中塩分又は水中音速のうち少なくともいずれか1以上をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置と、既知点の位置とを比較することによって、結合荷重又は閾値のうち少なくともいずれか一方を算出するように構成されていてもよい。
<3>
The computer 5 may calculate an underwater salinity from the underwater electrical conductivity, the water temperature, and the water depth (water pressure) measured by the CTD 4, and input the underwater salinity to the neural network. Alternatively, the underwater sound speed may be measured using a sound speed / pressure sensor (SVPS) or the like instead of the CTD 4 and the underwater sound speed may be input to the neural network. Moreover, all of underwater electrical conductivity, water temperature, water depth (water pressure), underwater salinity, and underwater sound velocity may be input to the neural network, or at least one of these may be input to the neural network. . In short, in addition to the position where the positioning means has measured by ultrasonic waves at a known point in water, at least one of water temperature, water pressure, underwater electrical conductivity, underwater salinity and underwater sound speed is input to the input layer in the neural network. When the input is input to the output layer, the position output from the output layer and the position of the known point may be compared to calculate at least one of the coupling load and the threshold value.

<4>
音響測位の方式は、SBL(Short Base Line)、USBL(Ultra Short Base Line)、LBL(Long Base Line)などでもよい。
<4>
The acoustic positioning method may be SBL (Short Base Line), USBL (Ultra Short Base Line), LBL (Long Base Line), or the like.

<5>
一般にニューラルネットワークでは、事前に十分に学習を行い、その結果に基づいて測位を実行するが、本発明に係る水中測位システム1は、工事への運用を前提とするため、環境条件が学習時と測位の実行時とで異なる場合がある。従って、測位が終了するまで学習を反復するようにしてもよい。例えば、図3の流れ図のステップS23の判断結果がNOである場合にステップS11に戻るようにしてもよい。あるいは、ステップS11からステップS16までの処理を定期的に実行するようにしてもよい。あるいは、起重機91を操作する作業員が学習の実行をコンピュータ5に指示した場合にステップS11からステップS16までの処理を実行するようにしてもよい。
<5>
In general, in a neural network, sufficient learning is performed in advance, and positioning is performed based on the result. However, since the underwater positioning system 1 according to the present invention is premised on operation for construction, the environmental conditions are the same as when learning. It may be different from the time of positioning. Therefore, learning may be repeated until positioning is completed. For example, when the determination result of step S23 in the flowchart of FIG. 3 is NO, the process may return to step S11. Or you may make it perform the process from step S11 to step S16 regularly. Alternatively, when an operator operating the hoist 91 instructs the computer 5 to execute learning, the processing from step S11 to step S16 may be executed.

<6>
前回と今回の測位の場所及び時間に関する条件が所定の範囲内に含まれる場合には、前回の測位に基づいて算出した結合荷重又は閾値を、今回の測位時における結合荷重又は閾値の初期値として用いてもよい。例えば、前回と今回の測位の場所及び時間が近接している場合、水温、水圧、水中電気伝導率、水中塩分などの数値が類似していることが考えられる。このような場合、今回の測位において結合荷重又は閾値を初期化するよりも、前回の結合荷重又は閾値を初期値として用いる方が結合荷重又は閾値の修正が速く完了することが予想される。
<6>
If conditions related to the location and time of the previous and current positioning are within the specified range, the combined load or threshold calculated based on the previous positioning is used as the initial value of the combined load or threshold at the current positioning. It may be used. For example, when the location and time of the previous and current positioning are close, it is conceivable that the numerical values such as water temperature, water pressure, underwater electrical conductivity, and underwater salinity are similar. In such a case, it is expected that the correction of the combined load or threshold value is completed faster when the previous combined load or threshold value is used as the initial value than when the combined load or threshold value is initialized in the current positioning.

<7>
ニューラルネットワークの階層構造モデルの階層の数は、何層でもよい。すなわち、複数の中間層が設けられた階層構造モデルを用いてもよい。
<7>
The number of layers of the hierarchical structure model of the neural network may be any number. That is, a hierarchical structure model provided with a plurality of intermediate layers may be used.

1 水中測位システム、2 音響測位装置、3 衛星測位装置、4 CTD、5 コンピュータ、7 トランスポンダ、71 既設側トランスポンダ、72 新設側トランスポンダ、9 起重機船、91 起重機、92 ブーム、93 ワイヤロープ、100 既設構造物、200 新設構造物 1 Underwater positioning system, 2 Acoustic positioning device, 3 Satellite positioning device, 4 CTD, 5 Computer, 7 Transponder, 71 Existing transponder, 72 New transponder, 9 Hoist ship, 91 Hoist, 92 Boom, 93 Wire rope, 100 Existing Structure, 200 New structure

Claims (5)

水中の位置を測定する測位手段と、
水中の既知点について前記測位手段が測定した位置をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置と、前記既知点の位置とを比較することによって、当該ニューラルネットワークにおける結合荷重又は閾値のうち少なくともいずれか一方を算出する算出手段と、
水中の未知点について前記測位手段が測定した位置を前記ニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置を測位結果として提供する提供手段と
を備える水中測位システム。
Positioning means for measuring the position in water;
When the position measured by the positioning means for a known point in the water is input to the input layer in the neural network, the position output from the output layer is compared with the position of the known point to thereby determine the combined load in the neural network. Or calculating means for calculating at least one of the threshold values;
An underwater positioning system comprising: a providing means for providing a position output from an output layer as a positioning result when a position measured by the positioning means for an unknown point in water is input to an input layer in the neural network.
前記算出手段は、水中の既知点について前記測位手段が超音波により測定した位置に加え、水温、水圧、水中電気伝導率、水中塩分又は水中音速のうち少なくともいずれか1以上をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置と、前記既知点の位置とを比較することによって、前記結合荷重又は前記閾値のうち少なくともいずれか一方を算出する
請求項1に記載の水中測位システム。
The calculation means includes an input layer in the neural network that includes at least one of water temperature, water pressure, underwater electrical conductivity, underwater salinity, and underwater sound velocity in addition to the position measured by the positioning means with respect to a known point in water. 2. The underwater positioning system according to claim 1, wherein at least one of the combined load and the threshold value is calculated by comparing a position output from an output layer when input to the position and a position of the known point. .
前記算出手段は、水中の既知点について複数回測位が繰り返される都度、前記結合荷重又は前記閾値のうち少なくともいずれか一方を算出する
請求項1又は2に記載の水中測位システム。
The underwater positioning system according to claim 1, wherein the calculating unit calculates at least one of the combined load and the threshold every time positioning is repeated a plurality of times for a known point in water.
前記算出手段は、前回と今回の測位の場所及び時間に関する条件が所定の範囲内に含まれる場合には、前回の測位に基づいて算出した前記結合荷重又は前記閾値を、今回の測位時における前記結合荷重又は前記閾値の初期値として用いる
請求項1〜3のいずれか1項に記載の水中測位システム。
When the conditions regarding the location and time of the previous and current positioning are included within a predetermined range, the calculating means calculates the combined load or the threshold value calculated based on the previous positioning at the time of the current positioning. The underwater positioning system according to claim 1, wherein the underwater positioning system is used as a combined load or an initial value of the threshold value.
水中の既知点について測位手段が測定した位置をニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置と、前記既知点の位置とを比較することによって、当該ニューラルネットワークにおける結合荷重又は閾値のうち少なくともいずれか一方を算出する算出ステップと、
水中の未知点について前記測位手段が測定した位置を前記ニューラルネットワークにおける入力層に入力した場合に出力層から出力される位置を測位結果として提供する提供ステップと
を備える水中測位方法。
By comparing the position output from the output layer when the position measured by the positioning means for the known point in water is input to the input layer in the neural network and the position of the known point, A calculating step for calculating at least one of the threshold values;
An underwater positioning method comprising: providing a position output from an output layer as a positioning result when a position measured by the positioning means for an unknown point in water is input to an input layer in the neural network.
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